JP5094959B2 - Carbon dioxide supply method and carbon dioxide supply equipment for oxyfuel boiler - Google Patents
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Description
本発明は、酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給方法及び二酸化炭素供給設備に関するものである。 The present invention relates to a carbon dioxide supply method and a carbon dioxide supply facility for an oxyfuel boiler.
近年、地球温暖化防止のために、二酸化炭素等の温室効果ガス排出量を削減することが望まれており、酸素燃焼ボイラから排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収して海洋や地中に貯留する技術の開発が進められている。 In recent years, in order to prevent global warming, it has been desired to reduce the amount of greenhouse gas emissions such as carbon dioxide. Development of technology for storage is ongoing.
このような酸素燃焼ボイラを備えた設備は、燃料である石炭を粉砕して微粉炭とする燃料供給手段のミルと、酸素と他の窒素主体ガスとに分離する酸素分離装置と、外気から内部へ空気を押し込み得る空気供給手段の押込通風機(FDF)と、ミルからの燃料と酸素分離装置からの酸素または押込通風機からの空気を導入ラインにより導入して燃焼する燃焼炉(ボイラ)と、燃焼炉で燃焼した燃焼排ガスを外部に導く燃焼排ガスラインと、燃焼排ガスラインの中途位置に配置した空気予熱器と、燃焼排ガスラインで空気予熱器の下流側に位置する燃焼排ガス処理手段の集塵機と、燃焼排ガスラインから分岐し且つ空気予熱器を介して導入ラインに接続される再循環ラインとを備えている。 The equipment equipped with such an oxyfuel boiler is composed of a fuel supply means mill for pulverizing coal as fuel, an oxygen separator for separating oxygen and other nitrogen-based gas, A forced air blower (FDF) of air supply means that can push air into the combustion chamber, and a combustion furnace (boiler) that burns by introducing fuel from the mill and oxygen from the oxygen separator or air from the forced air blower through an introduction line , A combustion exhaust gas line for guiding the combustion exhaust gas burned in the combustion furnace to the outside, an air preheater arranged in the middle of the combustion exhaust gas line, and a dust collector of the combustion exhaust gas treatment means located downstream of the air preheater in the combustion exhaust gas line And a recirculation line branched from the combustion exhaust gas line and connected to the introduction line via an air preheater.
ここで、燃焼炉は、入側のウインドボックスに、押込通風機からの空気、酸素分離装置からの酸素が導入されると共に、ウインドボックス内に配置されたバーナに、ミルからの微粉炭が導入されるようになっている。 Here, in the combustion furnace, air from the forced air blower and oxygen from the oxygen separation device are introduced into the wind box on the inlet side, and pulverized coal from the mill is introduced into the burner disposed in the wind box. It has come to be.
酸素燃焼ボイラを備えた設備を起動する際には、導入ライン等により空気をバーナに供給して通常の空気による燃焼を行い、燃焼排ガスがすべて燃焼排ガスラインに導かれるようにする。この時、空気で燃焼を行うと燃焼排ガスの組成は約70%が窒素となり、残りは二酸化炭素、SOx、水蒸気等になり、また、この燃焼排ガスは集塵装置等で燃焼排ガス処理されることにより各成分が環境排出基準値以下に保持されて大気中に排出される。続いて、燃焼炉の収熱が所定値に到達した際には、集塵装置等で燃焼排ガス処理された燃焼排ガスの一部を、再循環ラインにより再循環ガスとして再循環させると共に、酸素分離装置から供給される酸素を、再循環ガスと混合させてウインドボックスに供給し、バーナで燃焼を行う。 When starting up a facility equipped with an oxyfuel boiler, air is supplied to the burner through an introduction line or the like, and combustion is performed with normal air so that all combustion exhaust gas is led to the combustion exhaust gas line. At this time, if combustion is performed with air, the composition of the flue gas becomes about 70% nitrogen, and the remainder becomes carbon dioxide, SOx, water vapor, etc., and this flue gas is treated with flue gas by a dust collector or the like. As a result, each component is kept below the environmental emission standard value and discharged into the atmosphere. Subsequently, when the heat recovery of the combustion furnace reaches a predetermined value, a part of the combustion exhaust gas treated by the combustion exhaust gas by the dust collector or the like is recirculated as a recirculation gas by the recirculation line, and oxygen separation is performed. The oxygen supplied from the apparatus is mixed with the recirculation gas and supplied to the wind box, and combustion is performed in the burner.
これにより、空気に含まれていた窒素が供給されなくなり、燃焼炉からの燃焼排ガス中の窒素の濃度は徐々に減少すると共に二酸化炭素の濃度は高まる。その後、二酸化炭素の濃度が略一定になった際に外気への排出を停止し、燃焼排ガスが再循環ラインで再循環される状態で定常運転に入り、適宜、冷却器を介して二酸化炭素を回収するようにしている。 As a result, nitrogen contained in the air is not supplied, and the concentration of nitrogen in the combustion exhaust gas from the combustion furnace gradually decreases and the concentration of carbon dioxide increases. After that, when the concentration of carbon dioxide becomes substantially constant, the discharge to the outside air is stopped, and steady operation is started with the combustion exhaust gas being recirculated in the recirculation line. It tries to collect.
また、ボイラを使用する設備には、細部構造において燃焼炉の天井壁にシール構造を備えて燃焼灰等の浸入を防ぐようにしているものがある(例えば、特許文献1,2)。
しかしながら、このようなボイラ設備では、運転時に燃焼炉、集塵機及び再循環ライン等が負圧になるため、ボイラ設備の機器に存在する隙間に対して外部から内部へ空気が流入し、再循環する二酸化炭素の濃度が低下するという問題があった。 However, in such boiler equipment, the combustion furnace, the dust collector, the recirculation line, and the like become negative pressure during operation, so that air flows from the outside into the gap existing in the boiler equipment and recirculates. There was a problem that the concentration of carbon dioxide decreased.
本発明は、斯かる実情に鑑み、ボイラ設備の機器に対して外部から内部への空気の流入を抑制する酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給方法及び二酸化炭素供給設備を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention intends to provide a carbon dioxide supply method and a carbon dioxide supply facility for an oxyfuel boiler that suppress the inflow of air from the outside to the inside of the equipment of the boiler facility.
本発明は、酸素分離装置により空気を酸素と他の窒素主体ガスとに分離し、前記酸素分離装置で得た酸素と燃料とを燃焼炉のバーナで燃焼し、燃焼炉からの燃焼排ガスを少なくとも脱塵処理した後、燃焼排ガスの一部を再循環ガスとして前記燃焼炉に再循環すると共に、再循環しない残りの燃焼排ガスを排出するようにしている酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給方法であって、前記再循環しない残りの燃焼排ガスから二酸化炭素ガスを取り出し、酸素燃焼ボイラ設備の機器に対し、前記二酸化炭素ガスを導入してパージすると共に、前記再循環する再循環ガスから一部を分岐させて二酸化炭素ガスとし、酸素燃焼ボイラ設備の他の機器に対し、パージよりも低い圧力で二酸化炭素ガスを導入してシールすることからなる酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給方法、にかかるものである。 The present invention separates air into oxygen and other nitrogen-based gas by an oxygen separator, burns oxygen and fuel obtained by the oxygen separator with a burner of a combustion furnace, and at least combusted exhaust gas from the combustion furnace A method for supplying carbon dioxide to an oxyfuel boiler, wherein a part of combustion exhaust gas is recirculated to the combustion furnace as a recirculation gas after dedusting, and the remaining combustion exhaust gas that is not recirculated is discharged. , Removing carbon dioxide gas from the remaining non-recirculated combustion exhaust gas, introducing and purging the carbon dioxide gas to the equipment of the oxyfuel boiler facility, and branching a part from the recirculated recirculated gas and carbon dioxide gas Te, oxyfuel to boiler facilities other equipment, diacids oxyfuel combustion boiler which comprises sealing by introducing carbon dioxide gas at a pressure lower than the purge Carbon supply method is according things.
本発明の酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給方法において、前記再循環しない残りの燃焼排ガスを、冷却により、不純物を含まない高濃度の二酸化炭素ガスと、不純物を含む二酸化炭素ガスとに分離し、不純物を含まない高濃度の二酸化炭素ガスを、燃焼炉の炎感知器へのパージに使用すると共に、不純物を含む二酸化炭素ガスを、電気集塵機の碍子へのパージまたは集塵機のフィルタへの逆洗に使用することが好ましい。 In the carbon dioxide supply method for an oxyfuel boiler according to the present invention, the remaining combustion exhaust gas that is not recirculated is separated into high-concentration carbon dioxide gas not containing impurities and carbon dioxide gas containing impurities by cooling, and impurities High concentration carbon dioxide gas not containing oxygen is used to purge the flame detector of the combustion furnace, and carbon dioxide gas containing impurities is used to purge the dust collector insulator or backwash the dust collector filter. It is preferable to do.
本発明の酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給方法において、前記再循環する再循環ガスから分岐させた二酸化炭素ガスを、燃焼炉の貫通孔、機器の空気流入部の少なくとも1つへ導入することが好ましい。 In the carbon dioxide supply method for an oxyfuel boiler according to the present invention, it is preferable to introduce the carbon dioxide gas branched from the recirculated gas into at least one of the through hole of the combustion furnace and the air inflow portion of the equipment. .
本発明は、燃料供給手段と、空気を酸素と窒素主体ガスとに分離する酸素分離装置と、空気供給手段と、前記燃料供給手段からの燃料と前記酸素分離装置からの酸素または空気供給手段からの空気を導入ラインにより導入してバーナで燃焼する燃焼炉と、該燃焼炉で燃焼した燃焼排ガスを該燃焼炉の外部に導く燃焼排ガスラインと、該燃焼排ガスラインに備えた燃焼排ガス処理手段と、該燃焼排ガス処理手段で少なくとも脱塵処理した燃焼排ガスの一部を前記バーナに再循環させる再循環ラインとを有する酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給設備であって、
前記再循環しない残りの燃焼排ガスから二酸化炭素ガスを取り出す燃焼排ガス回収手段と、
酸素燃焼ボイラ設備の機器に対して前記二酸化炭素ガスを導入してパージする二酸化炭素ガス供給手段と、
前記再循環する再循環ガスから一部を分岐させて二酸化炭素ガスとし、酸素燃焼ボイラ設備の他の機器に対し、パージよりも低い圧力で二酸化炭素ガスを導入する再循環側の二酸化炭素ガス供給手段と、
を備えたことからなる酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給設備、にかかるものである。
The present invention relates to a fuel supply means, an oxygen separator for separating air into oxygen and nitrogen-based gas, an air supply means, a fuel from the fuel supply means, and an oxygen or air supply means from the oxygen separator. A combustion furnace that introduces the air through the introduction line and burns it with a burner, a combustion exhaust line that guides the combustion exhaust gas burned in the combustion furnace to the outside of the combustion furnace, and a combustion exhaust gas treatment means provided in the combustion exhaust line A carbon dioxide supply facility for an oxyfuel boiler having a recirculation line for recirculating at least part of the combustion exhaust gas dedusted by the combustion exhaust gas treatment means to the burner,
Combustion exhaust gas recovery means for extracting carbon dioxide gas from the remaining combustion exhaust gas that is not recirculated,
Carbon dioxide gas supply means for introducing and purging the carbon dioxide gas to the equipment of the oxyfuel boiler facility;
A part of the recirculated recirculated gas is branched into carbon dioxide gas, and the carbon dioxide gas supplied on the recirculation side is introduced to other equipment of the oxyfuel boiler equipment at a lower pressure than the purge. Means,
This relates to a carbon dioxide supply facility for an oxyfuel boiler.
本発明の酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給設備において、前記燃焼排ガス回収手段は、再循環しない残りの燃焼排ガスを、不純物を含まない高濃度の二酸化炭素ガスと、不純物を含む二酸化炭素ガスとに分離する冷却手段を備え、
前記二酸化炭素ガス供給手段は、不純物を含まない高濃度の二酸化炭素ガスを、燃焼炉の炎感知器へのパージに使用するラインと、不純物を含む二酸化炭素ガスを電気集塵機の碍子へのパージまたは集塵機のフィルタへの逆洗に使用するラインとを備えることが好ましい。In the carbon dioxide supply facility for an oxyfuel boiler according to the present invention, the combustion exhaust gas recovery means separates the remaining combustion exhaust gas that is not recirculated into a high-concentration carbon dioxide gas that does not contain impurities and a carbon dioxide gas that contains impurities. Cooling means to
The carbon dioxide gas supply means includes a line that uses high-concentration carbon dioxide gas that does not contain impurities to purge the flame detector of the combustion furnace, and purges carbon dioxide gas that contains impurities to the insulator of the electric dust collector or And a line used for backwashing the filter of the dust collector.
本発明の酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給設備において、前記再循環側の二酸化炭素ガス供給手段は、再循環する再循環ガスから分岐させた二酸化炭素ガスを、燃焼炉の貫通孔、機器の空気流入部の少なくとも1つへ導入するラインを備えることが好ましい。 In the carbon dioxide supply facility for an oxyfuel boiler according to the present invention, the carbon dioxide gas supply means on the recirculation side supplies carbon dioxide gas branched from the recirculation gas to be recirculated, through the through hole of the combustion furnace, and the air inflow of the equipment Preferably, a line is provided for introduction into at least one of the parts.
本発明の酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給方法及び二酸化炭素供給設備によれば、再循環しない残りの燃焼排ガスから二酸化炭素を取り出し、酸素燃焼ボイラ設備の機器に対して二酸化炭素を導入するので、ボイラ設備の機器に対して外部から内部への空気の流入を抑制し、再循環する燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度が低下することを防止できるという優れた効果を奏し得る。 According to the carbon dioxide supply method and the carbon dioxide supply facility of the oxyfuel boiler of the present invention, the carbon dioxide is taken out from the remaining combustion exhaust gas that is not recirculated and introduced into the equipment of the oxyfuel boiler facility. An excellent effect of suppressing the inflow of air from the outside to the inside of the equipment of the facility and preventing the concentration of carbon dioxide in the recirculated combustion exhaust gas from being lowered can be obtained.
2 微粉炭
3 ミル(燃料供給手段)
4 空気
5 酸素
6 酸素分離装置
7 押込通風機(空気供給手段、機器)
9 バーナ
10 炎感知器(機器)
11 燃焼炉
12 微粉炭側の導入ライン
13 酸素側の導入ライン
14 燃焼排ガスライン
15 再循環ライン
16 空気取込ライン(空気供給手段)
18 燃焼排ガス回収ライン(燃焼排ガス回収手段)
20a 電気集塵機(燃焼排ガス処理手段、機器)
20b 集塵機(燃焼排ガス処理手段、機器)
21 誘引通風機(機器)
27 一次通風機(機器)
29 第一冷却器(冷却手段)
31 第二冷却器(冷却手段)
33 第一の供給ライン(二酸化炭素ガス供給手段)
40 第二の供給ライン(二酸化炭素ガス供給手段)
46 第三の供給ライン(二酸化炭素ガス供給手段)
49 貫通孔
50 空気流入部
51 再循環側の供給ライン(再循環側の二酸化炭素ガス供給手段)
58 支持用碍子(碍子)2 pulverized coal 3 mil (fuel supply means)
4 Air 5 Oxygen 6
9 Burner 10 Flame detector (equipment)
DESCRIPTION OF
18 Combustion exhaust gas recovery line (combustion exhaust gas recovery means)
20a Electric dust collector (combustion exhaust gas treatment means, equipment)
20b Dust collector (combustion exhaust gas treatment means, equipment)
21 Induction fan (equipment)
27 Primary ventilator (equipment)
29 First cooler (cooling means)
31 Second cooler (cooling means)
33 First supply line (carbon dioxide gas supply means)
40 Second supply line (carbon dioxide gas supply means)
46 Third supply line (carbon dioxide gas supply means)
49 Through
58 Supporting insulators (lions)
以下、本発明を実施する形態例を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明を実施する形態の一例を示すブロック図であり、本発明の酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給設備は、燃料である石炭1を粉砕して微粉炭2とする燃料供給手段のミル3と、空気4を酸素5と他の窒素主体ガスとに分離する酸素分離装置6と、空気4又は再循環ガスを押し込み得る空気供給手段の押込通風機7(FDF)と、ウインドボックス8にバーナ9及び炎感知器10を配置する燃焼炉11とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an embodiment of the present invention. A carbon dioxide supply facility for an oxyfuel boiler according to the present invention is a mill of fuel supply means for pulverizing coal 1 to pulverize coal 1 as fuel. 3, an oxygen separator 6 that separates the
燃焼炉11は、入側に、ミル3からバーナ9へ微粉炭2を導入する微粉炭側の導入ライン12が配置されていると共に、酸素分離装置6からウインドボックス8へ酸素5を導入する酸素側の導入ライン13が配置されており、また、燃焼炉11は、出側に、燃焼で生じた燃焼排ガスを外部へ導く燃焼排ガスライン14が配置されている。更に、酸素側の導入ライン13には、燃焼排ガスライン14から分岐して押込通風機7により燃焼排ガスを戻す再循環ライン15が配置されており、再循環ライン15には、外気から空気4を取り込む空気取込ライン16が配置されると共に、ミル3へ接続する分岐ライン17が配置されている。また、燃焼排ガスライン14には、燃焼排ガスから二酸化炭素ガスを取り出す燃焼排ガス回収手段の燃焼排ガス回収ライン18が設置されている。
The
燃焼排ガスライン14には、再循環ライン15の再循環ガスを加熱する空気予熱器19と、空気予熱器19の下流側に位置する燃焼排ガス処理手段の電気集塵機20aまたは集塵機20b(バグフィルタ)と、燃焼排ガス処理手段の下流側に位置する誘引通風機21(IDF)と、誘引通風機21の下流側に位置する燃焼排ガス側の切換器22とが備えられ、更に下流側には、燃焼排ガスを外気へ排出する煙突23が設置されている。また、燃焼排ガスライン14には、誘引通風機21と切換器22の間で、燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度を検出する二酸化炭素濃度計24が配置されると共に、再循環ライン15の始点となる分岐点が形成されている。ここで、二酸化炭素濃度計24は、再循環ライン15への分岐点より上流側に配置されても良く、燃焼排ガス処理手段の下流側に位置するならば配置場所が特に制限されるものではない。また、燃焼排ガス処理手段は、電気集塵機20a等の下流側に脱硝装置、脱硫装置等(図示せず)を備えても良い。
The combustion
再循環ライン15には、押込通風機7の上流側に位置する再循環側の切換器25が備えられると共に、空気取込ライン16を切換器25と押込通風機7の間に接続しており、空気取込ライン16には、空気取込側の切換器26が備えられている。また、再循環ライン15には、分岐ライン17が空気予熱器19の下流側で分岐しており、分岐ライン17には、空気4又は再循環ガスを圧送する一次通風機27(PAF)が配置されている。
The
燃焼排ガスライン14には、燃焼排ガス回収ライン18が誘引通風機21と切換器22の間から分岐しており、燃焼排ガス回収ライン18には、回収側の切換器28と、切換器28の下流側に位置する冷却手段の第一冷却器29と、第一冷却器29の下流側に位置する圧縮器30と、圧縮器30の下流側に位置する冷却手段の第二冷却器31と、第二冷却器31の下流側に位置する貯蔵容器32とが備えられている。
The combustion
貯蔵容器32には、燃焼炉11の炎感知器10へ接続される二酸化炭素ガス供給手段の第一の供給ライン33が備えられており、第一の供給ライン33には、貯蔵容器32の下流側に位置する第一の流量調整器34と、第一の流量調整器34の下流側に位置する気化器35と、気化器35の下流側に位置する二酸化炭素ガス側の切換器36とが備えられている。また、第一の供給ライン33で切換器36と炎感知器10との間には、外気から空気4を導入し得る第一の空気導入ライン37が備えられており、第一の空気導入ライン37には、外気側に位置するコンプレッサ38と、コンプレッサ38の下流側に位置する空気側の切換器39とが備えられている。なお、図1中、第一の供給ライン33は、符合Aを介して気化器35から切換器36へ通じることを示している。
The
燃焼排ガス回収ライン18の圧縮器30の出側には、電気集塵機20aまたは集塵機20bへ接続される二酸化炭素ガス供給手段の第二の供給ライン40が備えられており、第二の供給ライン40には、圧縮器側に位置する第二の流量調整器41と、第二の流量調整器41の下流側に位置する集塵機側の切換器42とが備えられている。また、第二の供給ライン40で切換器42と電気集塵機20aまたは集塵機20bとの間には、外気から空気4を導入し得る第二の空気導入ライン43が備えられており、第二の空気導入ライン43には、外気側に位置するコンプレッサ44と、コンプレッサ44の下流側に位置する空気側の切換器45とが備えられている。なお、図1中、第二の供給ライン40は、符合Bを介して第二の流量調整器41から切換器42へ通じることを示している。
A
燃焼排ガス回収ライン18で圧縮器30と第一冷却器29の間には、第二の供給ライン40に対して集塵機側の切換器42の手前で合流する二酸化炭素ガス供給手段の第三の供給ライン46が備えられており、第三の供給ライン46には、第一冷却器側に位置する第三の流量調整器47と、第三の流量調整器47の下流に位置する小型のコンプレッサ48とが備えられている。なお、図1中、第三の供給ライン46は、符合Cを介してコンプレッサ48から集塵機側の切換器42へ通じることを示している。
A third supply of carbon dioxide gas supply means that joins between the
再循環ライン15で押込通風機7と空気予熱器19の間には、燃焼炉11の貫通孔49、機器の空気流入部50(図6参照)の少なくとも1つへ接続される再循環側の二酸化炭素ガス供給手段の供給ライン51が備えられており、再循環側の供給ライン51には、第四の流量調整器52が備えられている。なお、図1中、再循環側の供給ライン51は、符合Dを介して第四の流量調整器52から燃焼炉11の貫通孔49、機器の空気流入部50等へ夫々通じることを示している。
In the
また、第一の供給ライン33、第二の供給ライン40、第三の供給ライン46、再循環側の供給ライン51には、ラインの開閉等を制御し得るように制御器53が接続されており、制御器53は、二酸化炭素濃度計24からの濃度信号24aを受けて処理するようになっている。また、制御器53は、第一の供給ライン33について、第一の流量調整器34に調整信号34aを、気化器35に駆動信号35aを、炎感知器側の切換器36に切換信号36aを、空気側の切換器39に切換信号39aを夫々送るようになっている。更に、制御器53は、第二の供給ライン40及び第三の供給ライン46について、第二の流量調整器41に調整信号41aを、第三の流量調整器47に調整信号47aを、集塵機側の切換器42に切換信号42aを、空気側の切換器45に切換信号45aを夫々送るようになっている。更にまた、制御器53は、再循環側の供給ライン51について、第四の流量調整器52に調整信号52aを送るようになっている。
Also, a
ここで、第一の供給ライン33が接続される炎感知器10は、図2に示す如く、バーナ9の炎に向かって配置される接眼部10aと、接眼部10aに配置される二酸化炭素ガスの導入部10bと、導入部10bから燃焼炉11の炉壁11aを貫通してバーナ9の先端近傍まで延在する筒状のガイド部10cとを備え、導入部10bには、第一の供給ライン33及び第一の空気導入ライン37が接続され、接眼部10aの前面からバーナ9の炎までの間を二酸化炭素ガスまたは空気によりパージしており、これにより炎感知器10の接眼部10aでバーナ9の炎を感知するようになっている。
Here, as shown in FIG. 2, the
第二の供給ライン40または第三の供給ライン46が接続される電気集塵機20aは、図3に示す如く、燃焼排ガスを取り込むケーシング54と、ケーシング54内部に配置される複数の放電極55と、ケーシング54内部で放電極55と交互に配置される集塵板56とを備え、放電極55からのコロナ放電により燃焼排ガスの塵埃に電荷を与え、塵埃を集塵板56に引き寄せて捕集するようになっている。また、放電極55は放電極支持板57により支持されると共に、放電極支持板57には、絶縁体の支持用碍子58が配置されており、支持用碍子58の近傍の側壁59には、開口60を介して第二の供給ライン40及び第二の空気導入ライン43が接続され、支持用碍子58に向けて二酸化炭素ガスまたは空気を導入するようになっている。
As shown in FIG. 3, the
また、第二の供給ライン40または第三の供給ライン46が接続される供給先は、電気集塵機20aの代わりに、集塵機20b(バグフィルタ)でも良く、集塵機20bは、図4に示す如く、排ガスを取り込むケーシング61と、ケーシング61内部に配置されて塵埃を捕捉する複数のフィルタ62と、フィルタ62の上部に供給口63を配置する複数のフィルタ逆洗用供給配管64と、フィルタ逆洗用供給配管64に配置されて流路を定期的に開閉するパルス弁65と、複数のフィルタ逆洗用供給配管64が接続され且つ第二の供給ライン40または第二の空気導入ライン43から二酸化炭素または空気が導入される集合配管66とを備え、フィルタ逆洗用供給配管64に二酸化炭素ガスまたは空気を導入し、パルス弁65によって定期的に二酸化炭素ガスまたは空気を噴射し、フィルタ62を逆洗するようになっている。
Further, the supply destination to which the
再循環側の供給ライン51が接続される燃焼炉11の貫通孔49は、一例として、図5に示す如く、燃焼炉11の炉壁11aとスートブロワ67との間に形成されるものがあり、貫通孔49の外方には、炉壁11aの外面及びスートブロワ67に接続されるシール部68を備え、再循環側の供給ライン51によりシール部68内へ二酸化炭素ガスを導入して貫通孔49をシールするようになっている。ここで、燃焼炉11の貫通孔49は、燃焼炉11の炉壁11aとスートブロワ67との間の貫通孔に限定されるものでなく、燃焼炉11の天井壁(図示せず)と配管等の挿入物(図示せず)との間に形成される貫通孔でも良く、燃焼炉11に形成されるものならば特に制限されるものではない。また、再循環側の供給ライン51が接続される機器の空気流入部50は、一例として、図6に示す如く、押込通風機7、誘引通風機21、一次通風機27等に配置される回転軸69と側壁70の間の隙間があり、隙間の外方には、回転軸69の軸受部69aを覆うように側壁70に配置されるシール構造体71を備え、再循環側の供給ライン51によりシール構造体71内へ二酸化炭素ガスを導入して隙間をシールするようになっている。ここで、機器の空気流入部50は、押込通風機7、誘引通風機21、一次通風機27に限定されるものでなく、燃焼排ガスライン14、再循環ライン15、分岐ライン17等で内部が負圧となる状態で外気から空気を吸い込み得る機器の構成部分ならば特に制限されるものではない。
As an example, the through-
次に、本発明を実施する形態例の作用を説明する。 Next, the operation of the embodiment for carrying out the present invention will be described.
酸素燃焼ボイラを備えた設備を起動する際には、再循環側の切換器25を閉止した状態で空気取込側の切換器26及び燃焼排ガス側の切換器22を開放し、空気取込ライン16から導入ライン13等を介して空気4をバーナ9に供給し通常の空気4による燃焼を行い、燃焼排ガスをすべて燃焼排ガスライン14に導き、空気予熱器19、電気集塵機20a等を介して煙突23より外部に排出する。この時、燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度は、燃焼排ガスを再循環させることができない所定の濃度未満(例えば燃焼排ガス中50%未満)になっている。
When starting up a facility equipped with an oxyfuel boiler, the air
続いて、燃焼排ガスライン14の二酸化炭素濃度計24は、二酸化炭素の濃度を検出して制御器53に濃度信号24aを送り、制御器53は、二酸化炭素の濃度が再循環可能な濃度か否か判断し(図7のステップS1)、二酸化炭素の濃度が所定の濃度未満であることを判断した場合には(図7のステップS1のNO)、第一の供給ライン33及び第一の空気導入ライン37において、二酸化炭素ガス側の切換器36を閉止した状態で空気側の切換器39を開放し、炎感知器10の導入部10bに空気4を第一の空気導入ライン37から導入し、炎感知器10をパージする(図7のステップS2)。また、第二の供給ライン40、第三の供給ライン46及び第二の空気導入ライン43において、二酸化炭素ガス側の切換器42を閉止した状態で空気側の切換器45を開放し、電気集塵機20aに空気4を第二の空気導入ライン43から導入し、電気集塵機20aの支持用碍子58をパージする(図7のステップS2)。ここで、電気集塵機20aの代わりに集塵機20bが配置されている場合には、同様に、空気4を第二の空気導入ライン43から導入し、集塵機20bのフィルタ62を逆洗する。更に、再循環側の供給ライン51では、第四の流量調整器52を閉止し、燃焼炉11の貫通孔49、機器の空気流入部50へ何も導入しない状態にする(図7のステップS2)。ここで、燃焼炉11の貫通孔49、機器の空気流入部50には、外気から内部へ空気4が流入するが、燃焼排ガスを再循環させる状態となっていないため、空気4の流入に伴う燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度低下が問題となることはない。
Subsequently, the carbon
次に、燃焼炉11の収熱が所定値に到達し、空気燃焼から酸素燃焼(二酸化炭素回収運転)に切り換える際には、再循環側の切換器25を開放すると共に空気取込側の切換器26を閉止し、燃焼排ガスの一部を再循環ライン15により再循環ガスとして導入ラインに再循環させると共に、酸素分離装置6から供給される酸素5を、再循環ガスと混合させてウインドボックス8に供給し、バーナ9で燃焼を行う。更に、酸素5を供給することによって、燃焼炉11からの燃焼排ガス中の窒素の濃度を徐々に減少させると共に二酸化炭素の濃度を高め、二酸化炭素の濃度が略一定になった時点で、燃焼排ガス側の切換器22を閉止して外気への排出を停止し、燃焼排ガスを再循環ライン15で再循環する状態で二酸化炭素回収運転に入る。
Next, when the heat recovery of the
酸素燃焼ボイラを備えた設備を二酸化炭素回収運転する際には、回収側の切換器28を開放して燃焼排ガス回収ライン18を稼動し、燃焼排ガスを第一冷却器29により冷却して二酸化炭素ガスとし且つ圧縮器30で圧縮して水分等の不純物を取り除き、更に第二冷却器31により冷却して二酸化炭素ガスを液化し、O2、NOx、Ar、SOx、N2等の不純物を取り除いて貯蔵容器32に貯留する。When a facility equipped with an oxyfuel boiler is operated for carbon dioxide recovery, the recovery-
次に、制御器53は、二酸化炭素濃度計24を介して、二酸化炭素の濃度が所定の濃度以上(例えば燃焼排ガス中50%以上)であると判断した場合には(図7のステップS1のYES)、第一の供給ライン33及び第一の空気導入ライン37において、空気側の切換器39を閉止し且つ二酸化炭素ガス側の切換器36、第一の流量調整器34を開放し、第一の空気導入ライン37から第一の供給ライン33に切り換え(図7のステップS3)、気化器35の作動により貯蔵容器32の液化二酸化炭素の一部を気化して、不純物を含まない高濃度の二酸化炭素ガスを発生させ、当該二酸化炭素ガスを第一の供給ライン33により炎感知器10に導入して炎感知器10をパージする(図7のステップS4)。ここで、二酸化炭素ガスは、二酸化炭素の濃度が99%以上であって、水分を全く含むものでなく、また圧力(全圧)が0.1MPa以上1.0MPa未満、好ましくは0.5MPa以上0.8MPa未満となっている。更に、貯蔵容器32には、燃焼排ガス回収ライン18の稼動前に液化二酸化炭素を予め充填しても良く、この場合には、燃焼排ガス回収ライン18の稼動によって二酸化炭素を液化する前であっても、貯蔵容器32の液化二酸化炭素を気化して二酸化炭素ガスの供給が可能となる。
Next, when the
また、制御器53は、第二の供給ライン40、第三の供給ライン46及び第二の空気導入ライン43において、圧縮器30が稼動している場合には、空気側の切換器45、第三の流量調整器47を閉止し且つ二酸化炭素ガス側の切換器42、第二の流量調整器41を開放し、第二の空気導入ライン43から第二の供給ライン40に切り換え(図7のステップS3)、圧縮器30により二酸化炭素ガスを圧送し、不純物を含む二酸化炭素ガスを第二の供給ライン40により電気集塵機20aに導入して電気集塵機20aの支持用碍子58をパージする(図7のステップS4)。また、電気集塵機20aの代わりに集塵機20bが配置されている場合には、同様に、二酸化炭素ガスを第二の供給ライン40から集塵機20bに導入し、集塵機20bのフィルタ62を逆洗する。ここで、第二の供給ライン40からの二酸化炭素ガスは、二酸化炭素の濃度が90%以上99%未満であって、水分を含まず、また圧力(全圧)が0.1MPa以上1.0MPa未満、好ましくは0.5MPa以上0.8MPa未満となっている。また、電気集塵機20aまたは集塵機20bには、第一の供給ライン33から不純物を含まない高濃度の二酸化炭素ガスを供給しても良い。
In addition, the
一方、二酸化炭素ガスの圧縮が不要で圧縮器30が稼動していない場合には、空気側の切換器45、第二の流量調整器41を閉止し且つ二酸化炭素ガス側の切換器42、第三の流量調整器47を開放し、第二の空気導入ライン43から第三の供給ライン46に切り換え(図7のステップS3)、同時に小型のコンプレッサの作動により二酸化炭素ガスを昇圧し、不純物を含む二酸化炭素ガスを第三の供給ライン46により電気集塵機20aに導入して電気集塵機20aの支持用碍子58をパージする(図7のステップS4)。また、電気集塵機20aの代わりに集塵機20bが配置されている場合には、同様に、二酸化炭素ガスを第三の供給ライン46から集塵機20bに導入し、集塵機20bのフィルタ62を逆洗する。ここで、第三の供給ライン46からの二酸化炭素ガスは、二酸化炭素の濃度が50%以上90%未満であって、水分、NOx等の不純物を含み、また圧力(全圧)がコンプレッサの昇圧により0.1MPa以上1.0MPa未満、好ましくは0.5MPa以上0.8MPa未満となっている。また、電気集塵機20aまたは集塵機20bには、第二の供給ライン40の場合と同様に、第一の供給ライン33から不純物を含まない高濃度の二酸化炭素ガスを供給しても良い。
On the other hand, when the compression of carbon dioxide gas is unnecessary and the
更に、制御器53は、再循環側の供給ライン51において、第四の流量調整器52を開放し、燃焼炉11の貫通孔49、機器の空気流入部50へ低圧の二酸化炭素ガスを導入してシールする(図7のステップS4)。ここで、再循環側の供給ライン51からの二酸化炭素ガスは、二酸化炭素の濃度が再循環する燃焼排ガスと略同じ50%以上80%未満であって、水分、NOx等の不純物を含み、また圧力(全圧)が押込通風機7等により1kPa以上30kPa以下、好ましくは3kPa以上10kPa以下となっている。また、燃焼炉11の貫通孔49、機器の空気流入部50等には、第一の供給ライン33から不純物を含まない高濃度の二酸化炭素ガスを供給しても良いし、第二の供給ライン40、第三の供給ライン46から不純物を含む高濃度の二酸化炭素ガスを供給しても良い。更に、二酸化炭素ガスを、燃焼炉11の貫通孔49、機器の空気流入部50の全てに導入しも良いし、燃焼炉11の貫通孔49、機器の空気流入部50のいずれか1つに導入しても良いし、少なくとも1つ以上であれば良い。
Further, the
このように、実施の形態例によれば、二酸化炭素ガスが再循環する定常運転の状態において、燃焼排ガス回収ライン18により再循環しない残りの燃焼排ガスから二酸化炭素を取り出し、酸素燃焼ボイラ設備の機器に対して第一の供給ライン33、第二の供給ライン40、第三の供給ライン46により二酸化炭素ガスを導入してパージするので、ボイラ設備の機器に対して外部から内部への空気の流入を抑制し、再循環する燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度が低下することを防止できる。
As described above, according to the embodiment, in the state of steady operation in which carbon dioxide gas is recirculated, carbon dioxide is taken out from the remaining combustion exhaust gas that is not recirculated by the combustion exhaust
また、実施の形態例によれば、二酸化炭素ガスが再循環する定常運転の状態において、再循環側の供給ライン51により循環する再循環ガスから一部を分岐させて二酸化炭素ガスとし、酸素燃焼ボイラ設備の機器に対し、二酸化炭素ガスを導入してシールするので、ボイラ設備の機器に対して外部から内部への空気の流入を抑制し、再循環する燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度が低下することを防止できる。
Further, according to the embodiment, in the state of steady operation in which carbon dioxide gas is recirculated, a part of the recirculation gas circulated by the recirculation-
実施の形態例において、燃焼排ガス回収ライン18により第一冷却器29、第二冷却器31及び圧縮器30を介して、再循環しない残りの燃焼排ガスから、水分を全く含まない高濃度の二酸化炭素ガスを分離し、水分を含まない高濃度の二酸化炭素ガスを燃焼炉11の炎感知器10へのパージに使用すると、再循環する燃焼排ガス中の二酸化炭素の濃度が低下することを防止すると共に、水分の非存在により炎感知器10が腐食することを防止し、同時に炎感知器10の接眼部10aからバーナ9の炎までの間を不純物のない状態に維持し、バーナ9の炎を適切に感知することができる。更に、二酸化炭素ガスは、ガス中に水分を全く含むものでなく、ガス中の二酸化炭素の濃度が99%以上であるので、不純物による影響がなく、また、二酸化炭素ガスの圧力(全圧)は、0.1MPa以上1.0MPa以下、好ましくは0.5MPa以上0.8MPa以下であるので、炎感知器10に対して適切にパージすることができる。ここで、二酸化炭素の濃度が99%未満の場合には、水分等の不純物により炎感知器10の腐食等を生じる可能性があり、二酸化炭素の圧力(全圧)が0.1MPa未満の場合には、圧力が弱く、炎感知器10をパージできないという問題があり、二酸化炭素の圧力(全圧)が1.0MPaより大きい場合には、炎感知器10の耐圧限界を超え、炎感知器10に悪影響を与えるという問題がある。また、二酸化炭素ガスの圧力(全圧)は、0.5MPa以上0.8MPa以下の場合に、感知器に対して最も好適にパージすることができる。
In the embodiment, high-concentration carbon dioxide containing no moisture from the remaining combustion exhaust gas that is not recirculated via the
実施の形態例において、燃焼排ガス回収ライン18により第一冷却器29等を介して、再循環しない残りの燃焼排ガスから、不純物を含む二酸化炭素ガスを分離し、不純物を含む二酸化炭素ガスを電気集塵機20aの支持用碍子58へのパージまたは集塵機20bのフィルタ62への逆洗に使用すると、電気集塵機20aをパージする場合には、支持用碍子58への塵埃の混入付着による漏電を抑制し、漏電による支持用碍子58の破損を防止することができる。また、集塵機20bの逆洗に使用する場合には、逆洗に対して空気4の使用を低減し、二酸化炭素の濃度が低下することを防止できる。更に、第二の供給ライン40と第三の供給ライン46を切換可能に配置するので、圧縮器30をコスト低減により使用しない場合であっても、二酸化炭素ガスを電気集塵機20aの支持用碍子58へのパージまたは集塵機20bのフィルタ62への逆洗に使用することができる。更に、二酸化炭素ガスは、ガス中の二酸化炭素の濃度が、再循環する二酸化炭素ガスの濃度以上の50%以上であり、二酸化炭素ガスの圧力(全圧)は、0.1MPa以上1.0MPa以下、好ましくは0.5MPa以上0.8MPa以下であるので、電気集塵機20aの碍子へのパージまたは集塵機20bのフィルタ62への逆洗に適切に使用することができる。ここで、二酸化炭素の濃度が50%未満の場合には、循環する二酸化炭素の濃度が低下し、定常運転に悪影響を与え、二酸化炭素の圧力(全圧)が0.1MPa未満の場合には、圧力が弱く、電気集塵機20aの碍子へのパージまたは集塵機20bのフィルタ62への逆洗に使用することができないという問題があり、二酸化炭素の圧力(全圧)が1.0MPaより大きい場合には、電気集塵機20aまたは集塵機20bの耐圧限界を超え、悪影響を与えるという問題がある。また、二酸化炭素ガスの圧力(全圧)は、0.5MPa以上0.8MPa以下の場合に、電気集塵機20aの碍子へのパージまたは集塵機20bのフィルタ62への逆洗に最も好適に使用することができる。
In the embodiment, the carbon dioxide gas containing impurities is separated from the remaining combustion exhaust gas not recirculated by the combustion exhaust
実施の形態例において、再循環側の供給ライン51で再循環する再循環ガスから分岐させた二酸化炭素ガスを、スートブロワ等の燃焼炉11の貫通孔49や、押込通風機7、誘引通風機21、一次通風機27等等の機器の空気流入部50の少なくとも1つへ導入すると、ボイラ設備の機器に対して外部から内部への空気の流入を抑制し、再循環する燃焼排ガスの二酸化炭素の濃度が低下することを防止できる。また、二酸化炭素ガスは、ガス中の二酸化炭素の濃度が、再循環する二酸化炭素ガスと略同じ濃度であると共に、圧力(全圧)が押込通風機7等により1kPa以上30kPa以下、好ましくは3kPa以上10kPa以下であるので、再循環する燃焼排ガスの二酸化炭素の濃度が低下することを適切に防止できる。ここで、二酸化炭素の濃度が、再循環する二酸化炭素ガスと略同じ濃度未満である場合には、循環する二酸化炭素の濃度が低下し、定常運転に悪影響を与えるという問題があり、二酸化炭素の圧力(全圧)が1kPa未満の場合には、圧力が弱く、二酸化炭素ガスを燃焼炉11の貫通孔49、機器の空気流入部50に対してシールすることができないという問題があり、二酸化炭素の圧力(全圧)が30kPaより大きい場合には、再循環ライン15等に他のコンプレッサ等が必要になるため、コストが大幅に増加するという問題がある。また、二酸化炭素ガスの圧力(全圧)は、3kPa以上10kPa以下の場合に、再循環する燃焼排ガスの二酸化炭素の濃度が低下することを好適に防止できる。なお、再循環側の供給ライン51は、二酸化炭素ガスをパージに使用するものでなく、機器のシールに使用するものであるため、1kPa以上30kPa以下の低圧で十分に適用できる。
In the embodiment, the carbon dioxide gas branched from the recirculation gas recirculated in the
実施の形態例において、ボイラ設備の定常運転前は、炎感知器10に対し、第一の空気導入ライン37により空気4を導入してパージし、電気集塵機20aに対し、第二の空気導入ライン43により空気4を導入してパージし、集塵機20bに対し、第二の空気導入ライン43により空気4を導入して逆洗し、更に、二酸化炭素ガスが再循環するボイラ設備の定常運転後は、切換器36,39,42,45で空気導入ライン37,43と供給ライン33,40,46とを切り換えることにより、第一の供給ライン33により二酸化炭素ガスを導入して炎感知器10をパージし、または第二の供給ライン40または第三の供給ライン46により二酸化炭素ガスを導入して電気集塵機20aをパージし、更に第二の供給ライン40または第三の供給ライン46により二酸化炭素ガスを導入して集塵機20bを逆洗する。これにより、炎感知器10及び電気集塵機20aでは、ボイラ設備の定常運転前から定常運転後まで連続してパージすることができる。また、集塵機20bでは、ボイラ設備の定常運転前から定常運転後まで連続してフィルタ62を逆洗することができる。
In the embodiment, before the boiler facility is in steady operation, the
尚、本発明の酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給方法及び二酸化炭素供給設備は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、制御器の代わりに手動で操作しても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The carbon dioxide supply method and the carbon dioxide supply equipment for the oxyfuel boiler of the present invention are not limited to the above illustrated examples, and may be operated manually instead of the controller. Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
Claims (6)
前記再循環しない残りの燃焼排ガスから二酸化炭素ガスを取り出す燃焼排ガス回収手段と、
酸素燃焼ボイラ設備の機器に対して前記二酸化炭素ガスを導入してパージする二酸化炭素ガス供給手段と、
前記再循環する再循環ガスから一部を分岐させて二酸化炭素ガスとし、酸素燃焼ボイラ設備の他の機器に対し、パージよりも低い圧力で二酸化炭素ガスを導入する再循環側の二酸化炭素ガス供給手段と、
を備えたことからなる酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給設備。Fuel supply means, oxygen separator for separating air into oxygen and nitrogen-based gas, air supply means, fuel from the fuel supply means, oxygen from the oxygen separator, or air from the air supply means A combustion furnace that is introduced by a line and burns in a burner, a combustion exhaust gas line that guides the combustion exhaust gas burned in the combustion furnace to the outside of the combustion furnace, a combustion exhaust gas treatment means provided in the combustion exhaust gas line, and the combustion exhaust gas A carbon dioxide supply facility for an oxyfuel boiler having a recirculation line for recirculating at least part of the combustion exhaust gas dedusted by the treatment means to the burner,
Combustion exhaust gas recovery means for extracting carbon dioxide gas from the remaining combustion exhaust gas that is not recirculated,
Carbon dioxide gas supply means for introducing and purging the carbon dioxide gas to the equipment of the oxyfuel boiler facility;
A part of the recirculated recirculated gas is branched into carbon dioxide gas, and the carbon dioxide gas supplied on the recirculation side is introduced to other equipment of the oxyfuel boiler equipment at a lower pressure than the purge. Means,
Carbon dioxide supply equipment for oxyfuel boilers.
前記二酸化炭素ガス供給手段は、不純物を含まない高濃度の二酸化酸素ガスを、燃焼炉の炎感知器へのパージに使用するラインと、不純物を含む二酸化炭素ガスを電気集塵機の碍子へのパージまたは集塵機のフィルタへの逆洗に使用するラインとを備えたことからなる請求項4に記載の酸素燃焼ボイラの二酸化炭素供給設備。The combustion exhaust gas recovery means includes a cooling means for separating the remaining combustion exhaust gas that is not recirculated into high-concentration oxygen dioxide gas not containing impurities and carbon dioxide gas containing impurities,
The carbon dioxide gas supply means includes a line that uses high-concentration oxygen dioxide gas that does not contain impurities to purge the flame detector of the combustion furnace, and purges carbon dioxide gas that contains impurities to the insulator of the electric dust collector or The carbon dioxide supply facility for an oxyfuel boiler according to claim 4, further comprising a line used for backwashing the filter of the dust collector.
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